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Die
vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Gefahrmeldetechnik.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen batteriebetriebenen
Gefahrmelder, welcher eine elektronische Schaltung zum Bereitstellen
einer zeitlich möglichst konstanten
Versorgungsspannung für
ein batteriebetriebenes Gefahrmeldemodul des Gefahrmelders aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Betriebsverfahren
für den
genannten batteriebetriebenen Gefahrmelder.
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Neben
von einer Gefahrmeldelinie gespeisten Gefahrmeldern gibt es auch
solche, die mit einer Batterie betrieben werden. Dies gilt insbesondere
für Gefahrmelder,
die mit einem Funkmodul ausgerüstet sind
und somit ohne Rücksicht
auf vorhandene Versorgungs- und/oder Datenleitungen an beliebigen Stellen
eines überwachten
Raumes angebracht werden können.
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Für den Betrieb
eines Gefahrmelders können
verschiedene Batterietypen eingesetzt werden. Neben den üblichen
Alkali-Mangan-Batterien
bzw. Alkaline Batterien mit einer Spannung von ca. 1,5 Volt werden
zunehmend auch Lithium Batterien eingesetzt, welche eine besonders
lange Lebensdauer aufweisen.
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Als
Rauchmelder ausgebildete Gefahrmelder beruhen häufig auf optischen Streulichtmessungen.
Dabei wird ein von einer Lichtquelle ausgesandter Lichtstrahl durch
Rauchpartikel gestreut und zumindest teilweise hin zu einem Lichtdetektor
gelenkt. Um den mittleren Strombedarf eines Streulichtrauchmelders
zu reduzieren, ist es bekannt, die Lichtquelle gepulst zu betreiben.
Dies bedeutet, dass die Lichtquelle zyklisch jeweils nur für vergleichweise
kurze Zeitspannen aktiviert und die restliche Zeit ausgeschaltet
ist. Das gleiche gilt für
Funkmodule eines batteriebetriebenen Gefahr- bzw. Rauchmelders, welcher ebenfalls
zum Zwecke einer Stromeinsparung zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Sendephasen ausgeschaltet wird.
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Ein
derartiger gepulster Betrieb zur zyklischen Überwachung und/oder zur zyklischen Übermittlung
von Detektionsergebnissen beispielsweise an eine Zentrale eines
gesamten Gefahrmeldesystems hat zur Folge, dass zyklisch und pulsartig
vergleichweise viel Strom benötigt
wird. Die Stromentnahmepulse werden dann durch längere Strom-Ruhephasen unterbrochen.
Dieses Verhalten wirkt sich jedoch ungünstig auf die Batterielebensdauer
aus.
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Insbesondere
professionelle Funk-Gefahrmelder mit langer Betriebsdauer werden
mehrheitlich mit einem getakteten Spannungs-Wandler eingesetzt.
Dabei wird die variable Batteriespannung in eine konstante Speise-Spannung
umgeformt. Zum Zeitpunkt des Last-Pulses wird die Spannung an den Batterieklemmen
durch den Innenwiderstand der Batterie massiv reduziert. Dies muss
durch den Spannungs-Wandler wieder ausgeglichen werden. Damit arbeitet
der Spannungs-Wandler nicht im optimalen Arbeitsbereich und erreicht
damit nicht die volle Wandlungs-Effizienz und benötigt zusätzlich Strom.
Dies hat zum Teil beträchtliche
Verlustleistungen zu Folge, welche ebenfalls die Lebensdauer der angeschlossenen
Batterie nachteilig beinträchtigen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stromversorgung
eines batteriebetriebenen Gefahrmelders im Hinblick auf eine längere Lebensdauer
der Batterie zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch die Gegenstände
der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein batteriebetriebener Gefahrmelder
beschrieben. Der Gefahrmelder weist auf (a) einen Batterieanschluss,
eingerichtet zum Anschließen
einer Batterie, (b) eine Strompuffereinrichtung, welche parallel zu
dem Batterieanschluss geschaltet ist, und (c) ein Gefahrmeldemodul,
welches ohne Zwischenschaltung eines getakteten Spannungswandlers
mit dem Batterieanschluss verbunden ist. Erfindungsgemäß ist die
Strompuffereinrichtung derart eingerichtet, dass (i) in Zeitabschnitten
mit einer hohen Stromentnahme durch das Gefahrmeldemodul Strom von
der Strompuffereinrichtung für
das Gefahrmeldemodul bereitstellbar ist und (ii) in Zeitabschnitten
mit einer geringen Stromentnahme durch das Gefahrmeldemodul Strom
von der Batterie zu der Strompuffereinrichtung transferierbar ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine
parallel zu der Batterie geschaltete Strompuffereinrichtung für eine kurze
Zeitdauer niederohmig Strom liefern kann und dadurch die Spannung
in Zeitabschnitten mit einer hohen Stromentnahme aufrecht gehalten
werden kann. In den typischerweise längeren Ruhepausen, in denen der
Gefahrmelder keinen oder zumindest nur einen sehr geringen Strombedarf
hat, kann die Strompuffereinrichtung von der Batterie wieder Strom
aufnehmen, durch den sie langsam aufgeladen wird.
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Die
vergleichsweise hohe Stromentnahme durch das Gefahrmeldemodul kann
in regelmäßigen oder
auch in unregelmäßigen Intervallen
erfolgen. Entscheidend für
einen fehlerfreien Betrieb des Gefahrmelders ist lediglich, dass
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stromentnahmen genügend Zeit verbleibt,
um die Strompuffereinrichtung ohne eine größere Belastung der Batterie
wieder schonend aufzuladen. Hinsichtlich der absoluten zeitlichen
Länge der
Stromentnahmen gibt es weder eine grundsätzliche Ober- noch eine prinzipielle
Untergrenze. So können
die Stromentnahmen beispielsweise Strompulse mit einer Strom stärke von
30 mA und einer Pulslänge
von 50 ms sein, die sich in einem festen Intervall von beispielsweise
2 s regelmäßig wiederholen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass selbstverständlich noch sog. lineare bzw.
ungetaktete Spannungswandler zum Zwecke einer Spannungsglättung verwendet
werden können.
Diese können
auch zwischen dem Batterieanschluss bzw. einer angeschlossenen Batterie
und dem Eingang des Gefahrmeldemoduls angeschlossen werden.
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Der
Gefahrmelder kann beispielsweise ein Brand- bzw. Rauchmelder, ein
Intrusions- bzw. Einbruchmelder und/oder Gasmelder sein, welcher
bei einer Überschreitung
einer vorgegebenen Mindestkonzentration eines bestimmten Gases eine
Alarmmeldung ausgibt und/oder diese Alarmmeldung an eine zentrale
Einrichtung weiterleitet.
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Der
beschriebene Gefahrmelder kann mit beliebigen Arten von Einweg-
und/oder wieder aufladbaren Batterien betrieben werden. Als Einwegbatterien
kommen beispielsweise sog. Alkali-Mangan-Batterien in Frage, als
wieder aufladbare Batterien kommen beispielsweise Nickel-Metallhydrid-Akkus
oder Lithium-Ionen-Akkus
in Frage.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der Batterieanschluss eingerichtet zum Anschließen einer
Lithium Batterie und insbesondere eine Lithium-Thionylchlorid Batterie.
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Lithium
Batterien haben gegenüber
Alkali-Mangan-Batterien bzw. Alkaline-Batterien den Vorteil, dass
bei gleicher Kapazität
und Geometrie eine deutlich längere
Batterie-Lebensdauer
erreicht werden kann. Außerdem
haben Lithium Batterien bei gleicher Geometrie und gleicher Kapazität eine deutlich
längere
Lebensdauer als herkömmliche
Alkaline-Batterien.
Dies liegt insbesondere daran, dass die Zellen spannungen von Lithium-Batterien
im Vergleich zu Alkaline-Batterien
deutlich höher
sind.
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Lithium
Batterien haben ferner den Vorteil, dass sie während ihrer gesamten Lebensdauer
eine weitgehend konstante Spannung liefern. Dadurch kann auf vorteilhafte
Weise auf zusätzliche
elektronische Komponenten zur Spannungsanpassung bzw. Spannungsregelung
verzichtet und trotzdem ein zuverlässiger Betrieb des Gefahrmeldemoduls
gewährleistet
werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist der Batterieanschluss eingerichtet zum Anschließen (a)
einer Lithium-Thionylchlorid Batterie, (b) einer Lithium-Eisen-Schwefel Batterie, (c)
einer Lithium-Kohlenstoff-Fluor Batterie, (d) einer Lithium-Mangan-Sauerstoff
Batterie, und/oder (e) einer Lithium-Schwefel-Sauerstoff Batterie.
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Insbesondere
Lithium-Thionylchlorid (LTC) Batterien erscheinen derzeit als besonders
geeignet, um während
einer langen Lebensdauer eine weitgehend konstante Spannung bereit
stellen zu können. Batterien
basierend auf der LTC Technologie haben eine Zellen-Spannung von
ungefähr
3,3 V. Genauer gesagt liegt im Verlauf der gesamten Lebensdauer der
LTC Batterie die Zellenspannung stets zwischen ungefähr 2,8 V
und 3,6 V. Dadurch können
herkömmliche
Gefahrmeldemodule mit einer Betriebsspannung von ungefähr 3 Volt
ohne die Verwendung von verlustbehafteten Spannungswandlern betrieben werden.
Dies gilt sowohl für
sog. Aufwärtswandler
als auch für
Abwärtswandler,
welche eine im Vergleich zu einer Primärspannung erhöhte bzw.
reduzierte Spannung bereitstellen. Da derartige Spannungswandler
typischer weise mit hochfrequenten Schaltpulsen arbeiten, kann durch
die Vermeidung von derartigen getakteten Spannungswandlern die Belastung
durch elektromagnetische Strahlung, welche beispielsweise eine Funkkommunikation
stören kann,
erheblich reduziert werden. Durch den Verzicht auf einen Spannungswandler
kann im Vergleich zu bekannten batteriebetriebenen Gefahrmeldern
außerdem
die Verlustleistung reduziert und die Materialkosten für die Herstellung
der Gefahrmelder erheblich reduziert werden.
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Die
beschriebene Strompuffereinrichtung hat zur Folge, dass im Vergleich
zu einem herkömmlichen
Gefahrmelder ohne Strompuffereinrichtung von der angeschlossenen
Lithium Batterie ein relativ gleichmäßiger Strom entnommen wird.
Bei einem Pulsbetrieb wird somit aufgrund der vorgesehenen Aufladephasen
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stromentnahmen eine reine Ruhepause
ohne jegliche Stromentnahme aus der angeschlossenen Batterie zumindest
weitgehend vermieden. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von
LTC Batterien vorteilhaft, bei welchen während einer Ruhephase ohne
jegliche Stromentnahme eine schnelle Passivierung erfolgt, die eine
Selbstentladung der Batterie verhindern oder zumindest reduzieren
soll. Eine derartige Passivierung, welche bei einer gepulsten Stromentnahme
wiederholt auftreten würde,
würde sich jedoch
auf die Lebensdauer einer Lithium-Batterie sehr nachteilig auswirken.
Dies liegt daran, dass bei einem Pulsbetrieb in jeder Strompause
eine Passivierung einsetzt und diese während eines relativ kurzen
Strompulses wieder zumindest teilweise abgebaut werden müsste. Dabei
treten naturgemäß Verluste
auf. Durch die Verwendung der beschriebenen Strompuffereinrichtung
können
diese Nachteile jedoch auf einfache und effektive Weise vermieden und
eine längere
Lebensdauer eine Lithium-Batterie und insbesondere einer LTC Batterie
gewährleistet werden.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass von den genannten Batterietypen auf
Lithium Basis lediglich die Lithium-Eisen-Schwefel Batterie mit
einer Spannung von ungefähr
1,5 Volt signifikant von einer ungefähr 3 Volt betragenden Spannung
der anderen Lithium Batterietypen abweicht. Bei der Verwendung von
herkömmlichen
Brandmeldemodulen mit einer erforderlichen Versorgungsspannung von
3 Volt wären
demzufolge zwei in Serie geschaltete Lithium-Eisen-Schwefel Batterien
erforderlich, um die erforderliche Spannung bereit zu stellen. Selbstverständ lich könnte jedoch
auch ein Brandmeldemodul verwendet werden, welches eine geringere
Versorgungsspannung von lediglich ungefähr 1,5 Volt erfordert.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung weist die Strompuffereinrichtung einen Kondensator auf.
Die Verwendung eines Kondensators zur Energiespeicherung bzw. zur
Glättung
der an dem Gefahrmeldemodul anliegenden effektiven Versorgungsspannung
hat den Vorteil, dass die Strompuffereinrichtung mit einem einfachen
und preiswert erhältlichen
elektronischen Bauelements realisiert werden kann. Die Kapazität des Kondensators
kann auf vorteilhafte Weise derart dimensioniert sein, dass eine üblicherweise
durch ein bestimmtes Intervall vorgegebene Eingangsspannung für das Gefahrmeldemodul
zu Beginn eines Lastpulses nicht überschritten und am Ende einer
Pulslast nicht unterschritten wird. Insbesondere bei vergleichsweise starken
kurzzeitigen Strombelastungen kann der Kondensator während einer
vergleichsweise langen Ruhezeit durch die angeschlossene Batterie
wieder aufgeladen werden.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass der Kondensator üblicherweise einen parasitären bzw.
inhärenten
Ohm'schen Widerstand
aufweist. Um eine wirkungsvolle Glättung der effektiv an dem Gefahrmeldemodul
anliegenden Spannung zu erreichen, sollte der parasitäre Widerstand
der Strompuffereinrichtung deutlich kleiner sein als der Innenwiderstand
der angeschlossenen Batterie.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung weist der Gefahrmelder zusätzlich einen Entkoppelwiderstand
auf, welcher zwischen dem Batterieanschluss und der Strompuffereinrichtung angeordnet
ist.
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Die
Verwendung eines Entkoppelwiderstandes zwischen dem Batterieanschluss
und der Strompuffereinrichtung hat den Vorteil, dass die Batterie von
der Strompuffereinrichtung zumindest teilweise entkoppelt wird.
Eine derartige Ab- bzw. Entkopplung ist insbesondere dann von Vorteil,
wenn das Gefahrmeldemodul eine Pulslast für die angeschlossene Batterie
und/oder für
die Strompuffereinrichtung darstellt. Eine gute Abkopplung zwischen
angeschlossener Batterie und der Strompuffereinrichtung ist ferner auch
dann von Vorteil, wenn die angeschlossene Batterie einen vergleichsweise
großen
Innenwiderstand aufweist.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung weist der batteriebetriebene Gefahrmelder zusätzlich ein
Funkmodul auf, welches ebenfalls mit dem Batterieanschluss verbunden
ist. Durch das beschriebene Funkmodul kann der batteriebetriebene
Gefahrmelder innerhalb eines drahtlosen Funkkommunikationsnetzwerkes
direkt oder indirekt mit einer Zentrale verbunden sein. Dabei können das Funkmodul
und das Gefahrmeldmodul auf vorteilhafte Weise von der gleichen
Versorgungsspannung gespeist werden, so dass die Strompuffereinrichtung automatisch
für eine
Glättung
sämtlicher
erforderlicher Versorgungsspannungen sorgt.
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Das
Funkmodul kann ein herkömmliches Funkmodul
sein, welches mit einer Betriebsspannung von 3 Volt betrieben wird.
Damit eignen sich insbesondere Lithium-Batterien für eine effektive
Speisung des beschriebenen Gefahrmelders.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass das Funkmodul auch zusammen mit dem
Gefahrmeldemodul in einem gemeinsamen Modul realisiert sein kann.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben des
oben beschriebenen batteriebetriebenen Gefahrmelders angegeben.
Das angegebene Verfahren weist auf (a) ein Bereitstellen von Strom
von der Strompuffereinrichtung für
das Gefahrmeldemodul in Zeitabschnitten mit einer hohen Stromentnahme
durch das Gefahrmeldemodul und (b) ein Transferieren von Strom von
der Batterie zu der Strompuffer einrichtung in Zeitabschnitten mit
einer geringen Stromentnahme durch das Gefahrmeldemodul.
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Dem
beschriebenen Betriebsverfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass
durch den Einsatz einer Strompuffereinrichtung, welche parallel
zu dem Batterieanschluss geschaltet ist, die von der Batterie entnommene
Stromstärke
hinsichtlich zeitlicher Änderungen
geglättet
werden kann. Insbesondere bei einem Pulslastbetrieb können die
Lastzyklen für
die Batterie des batteriebetriebenen Gefahrmelders gedämpft werden.
Dies hat einen positiven Einfluss auf die Lebensdauer der an den
Batterieanschluss angeschlossenen Batterie.
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Die
Glättung
des zeitlichen Verlaufs der Stromstärke, die von der Batterie bereitgestellt
wird, hat zudem den Vorteil, dass das Gefahrmeldemodul stets mit
einer geeigneten Versorgungsspannung gespeist werden kann, ohne
dass aktive Elemente wie beispielsweise ein als Aufwärts- oder
als Abwärtsregler
ausgebildeter Spannungsregler erforderlich sind. Dadurch kann die
Herstellung des Gefahrmelders vereinfacht und Materialkosten können gespart
werden. Da Spannungsregler typischerweise mit einer hochfrequenten
Taktung arbeiten, ist die elektromagnetische Verträglichkeit
im Hinblick auf eine durch den Gefahrmelder verursachte elektromagnetische Kontamination
bei dem beschriebenen Gefahrmelder im Vergleich zu bekannten Gefahrmeldern
erheblich reduziert.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.
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1 zeigt
einen batteriebetriebenen optischen Rauchmelder, welcher eine als
Kondensator ausgebildete Strompuffereinrichtung aufweist.
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2a zeigt
den zeitlichen Verlauf des Stromes, welcher von dem in 1 dargestellten
Gefahrmeldemodul benötigt
wird.
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2b zeigt
den zeitlichen Verlauf des von der Batterie für das Gefahrmeldemodul bereitzustellenden
Stromes für
einen Gefahrmelder ohne Strompuffereinrichtung und einen Gefahrmelder
mit Strompuffereinrichtung.
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2c zeigt
den zeitlichen Verlauf der an dem Gefahrmeldemodul anliegenden Spannung
für einen
Gefahrmelder ohne Strompuffereinrichtung und einen Gefahrmelder
mit Strompuffereinrichtung.
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1 zeigt
einen optischen Rauchmelder 100, welcher von einer Batterie 110 mit
Strom versorgt wird. Die Batterie 110 ist mittels eines
Ersatzschaltbildes dargestellt. Demnach weist die Batterie 110 eine
die Batteriespannung Ui bereit stellende Spannungsquelle 111 und
einen Innenwiderstand Ri auf. Die Batterie 110 ist mittels
eines Batterieanschlusses 112a, 112b an den Rauchmelder 100 angeschlossen.
Dabei dient der Anschlusskontakt 112a der Kontaktierung
des positiven Pols der Batterie 110. Der Anschlusskontakt 112b dient
der Kontaktierung einer Masseleitung des Rauchmelders 100 mit dem
negativen Pol der Batterie 110. Die Masseleitung ist mit
einer Erdung GND verbunden.
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Der
Rauchmelder 100 weist ferner eine Strompuffereinrichtung 120 auf,
welche parallel zu dem Batterieanschluss geschaltet ist. Gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
weist die Strompuffereinrichtung 120 einen Kondensator
C mit einem parasitären
Widerstand Rc auf. Damit zeigt die Strompuffereinrichtung 120 im
Falle einer zeitlichen Änderung
der von der Batterie zu liefernden Stromstärke ein typisches RC-Verhalten. Dies bedeutet, dass
abhängig
von dem Vorzeichen der Änderung der
Stromstärke
Ladung von dem Kondensator C bereitgestellt oder Ladung von dem
Kondensator C aufgenommen wird. Dadurch trägt die Strompuffereinrichtung 120 zu
einer Glättung
des von der Batterie 110 bereitzustellenden Stromes bei.
Infolge des nicht verschwindenden Innenwiderstandes Ri der Batterie 110 wird
dadurch automatische auch die von der Batterie 110 an den
Anschlusskontakten 112a und 112b bereit gestellte
Spannung geglättet.
Gemäß dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist der parasitäre Widerstand
Rc deutlich kleiner als der Innenwiderstand Ri.
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Zwischen
der Batterie 110 und der Strompuffereinrichtung 120 ist
ferner ein Entkoppelwiderstand 115 vorgesehen, welcher
gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
in der positiven Versorgungsleitung angeordnet ist. Die durch den
Entkoppelwiderstand 115 bewirkte teilweise Entkopplung zwischen
der Batterie 110 und der Strompuffereinrichtung 120 hat
den Vorteil, dass insbesondere für den
Fall eines geringen Innenwiderstandes Ri bei einem Pulslastbetrieb
die Batterielastpulse von der Strompuffereinrichtung 120 bzw.
von dem Kondensator C zumindest teilweise abgekoppelt werden.
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Es
wird ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass der Widerstand 115 für die beschriebene
Stromversorgung des Rauchmelders 100 optional ist. Außerdem könnte ein
dem Widerstand 115 entsprechender Widerstand alternativ
auch in der Masseleitung angeordnet sein, welche den Anschlusskontakt 112b mit
der Strompuffereinrichtung 120 verbindet. Ferner wäre es denkbar,
sowohl in der positiven Versorgungsleitung als auch in der Masseleitung
jeweils einen Entkoppelwiderstand zu schalten.
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Der
Gefahrmelder 100 weist ferner ein Gefahrmeldemodul 130 auf,
welches ein Brandmeldemodul 132 und ein Funkmodul 134 umfasst,
die beide durch eine an der positiven Versorgungsleitung anliegenden
Eingangsspannung Uin versorgt werden. Der von dem Gefahrmeldemodul 130 benötigte Strom
ist in 1 mit Ilast gekennzeichnet. Der von der Batterie 110 bereitgestellte
Strom ist mit Ibat dargestellt.
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Das
Brandmeldemodul 132 weist in bekannter Weise alle für die Detektion
von Rauch erforderlichen Komponenten auf. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
basiert das Brandmeldemodul 132 auf dem Prinzip der optischen
Streulichtmessungen. Demzufolge umfasst das Brandmeldemodul 132 eine
nicht dargestellte Lichtquelle und einen ebenfalls nicht dargestellten
Lichtdetektor, mit dem von der Lichtquelle emittiertes Beleuchtungslicht nach
einer zumindest teilweisen Streuung insbesondere durch Rauchpartikel
detektiert werden kann.
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Das
Funkmodul 134 ermöglicht
dem beschriebenen batteriebetriebenen Gefahrmelder 100 in
bekannter Weise eine drahtlose Kommunikation mit einer nicht dargestellten
Zentrale eines drahtlosen Funkkommunikationsnetzwerkes. Dabei kann das
Funkmodul 134 direkt oder indirekt über andere Gefahrmelder mit
der Zentrale verbunden sein.
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Gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Funkmodul 134 ein herkömmliches Funkmodul, welches
mit einer Betriebsspannung von 3 V betrieben wird. Das Funkmodul 134 wird
zusammen mit dem Brandmeldemodul 132 von der Batterie 110 versorgt.
Die Batterie 110 kann beispielsweise eine Lithium-Thionylchlorid
(LTC) Batterie sein.
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Gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Gefahrmeldemodul 130 derart eingerichtet, dass
in einem regelmäßigen 2
Sekunden Intervall für
eine Dauer von jeweils 50 ms ein Strom Ilast von 30 mA benötigt wird.
Dieser kurze Lastpuls wird zum größten Teil aus dem Kondensator
C geliefert. Dies gilt jedenfalls dann, sofern der mit dem Kondensator
C in Serie geschaltete Widerstand Rc wesentlich kleiner ist als
der Innenwiderstand Ri der Batterie 110.
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Die
Kapazität
C ist so dimensioniert, dass die Spannung Uin, welche an dem Gefahrmeldemodul 130 anliegt,
zu Begin eines Lastpulses einen vorgegebenen Arbeitsbereich des
Gefahrmelde moduls 130 nicht überschreitet und dass die Spannung
Uin am Ende eines Lastpulses den vorgegebenen Arbeitsbereich nicht
unterschreitet. Während
der im Vergleich zur Dauer des Lastpulses langen Ruhezeit wird der
Kondensator C durch die Batterie 110 wieder aufgeladen.
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2a zeigt
den zeitlichen Verlauf 250 des Strombedarfes Ilast des
Gefahrmeldemoduls 130 des in 1 dargestellten
Gefahrmelders 100. Gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
wird alle 2 Sekunden ein 50 ms langer Lastpuls 252 mit
einer Stromstärke
von 30 mA benötigt.
In der Zwischenzeit wird ein Ruhestrom 254 von lediglich
2 μA benötigt.
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2b zeigt
den zeitlichen Verlauf 260 des von der Batterie 110 für das Gefahrmeldemodul 130 bereitgestellten
Stromes Ibat. Mit dem Bezugszeichen 263 ist dabei der durch
die Strompuffereinrichtung 120 geglättete Verlauf des von der Batterie 110 bereit
gestellten Stromes gekennzeichnet.
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Zum
besseren Veranschaulichung der beschriebenen Strompufferung ist
in dem in 2b dargestellten Diagram auch
der hypothetische Stromverlauf dargestellt, welcher von der Batterie 110 ohne
eine Strompuffereinrichtung bereitzustellen wäre. Dieser hypothetische Stromverlauf
ist mit dem Bezugszeichen 261 gekennzeichnet. Der von dem Gefahrmeldemodul 130 benötigte kurze
Lastpuls 262 mit einer Stromstärke von 30 mA schlägt in diesem Fall
direkt auf den Batterieentnahmestrom durch.
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2c zeigt
den zeitlichen Verlauf 270 der an dem Gefahrmeldemodul
anliegenden Eingangsspannung Uin. Der zulässige Arbeitsbereich für das Gefahrmeldemodul 130 ist
durch die beiden gestrichelten Linien 275 verdeutlicht.
Die mit dem Bezugszeichen 273 versehene Kurve zeigt die
Eingangsspannung Uin, so wie sie durch die Strompuffereinrichtung 120 geglättet wurde.
Wie aus 2c ersichtlich, liegt die geglättete Eingangsspannung
stets innerhalb des vorgeschriebenen Arbeitsbereiches 275.
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Zum
direkten Vergleich ist in 2c auch noch
der hypothetische Spannungsverlauf 271 dargestellt, welcher
von der Batterie 110 ohne eine Strompuffereinrichtung bereit
zu stellen wäre.
Infolge des Spannungsabfalls an dem Innenwiderstand Ri der Batterie 110 bei
einem großen
Batteriestrom Ibat kann von der Batterie 110 nur noch eine
geringere Spannung bereit gestellt werden, welche mit einem geringen
zeitlichen Versatz zu dem benötigten
Lastpuls 262 unterhalb des zulässigen Arbeitsbereiches 275 liegt.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen
lediglich eine beschränkte
Auswahl an möglichen
Ausführungsvarianten
der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner
Ausführungsformen
in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann
mit den hier explizit dargestellten Ausführungsvarianten eine Vielzahl
von verschiedenen Ausführungsformen
als offensichtlich offenbart anzusehen sind.